Mesin plotter cnc berasaskan diy arduino

Mesin CNC adalah Mesin Kawalan Numerik Berkomputer yang digunakan untuk menarik apa sahaja atau merancang bahagian mekanikal mengikut program reka bentuk yang dimasukkan ke dalam unit pengawalnya. Unit pengawal boleh berupa komputer atau mikrokontroler. Mesin CNC mempunyai motor stepper dan servo untuk menarik reka bentuk sesuai dengan program makan.

Setelah meneliti mesin CNC, saya memutuskan untuk membina mesin CNC saya sendiri dengan menggunakan bahan-bahan yang ada di tempatan. Terdapat begitu banyak mesin CNC di dunia, beberapa di antaranya sangat teknikal dan kompleks untuk dibuat atau bahkan beroperasi dengan betul. Atas sebab ini, saya memutuskan untuk membuat Mesin Plotter CNC ringkas berdasarkan Arduino yang jauh paling mudah dibuat. Anda juga boleh menggunakannya sebagai mesin gambar Arduino CNC dengan sedikit pengubahsuaian.

Ini DIY Arduino CNC Mesin boleh menarik sebahagian besar bentuk asas, teks dan juga kartun. Operasinya serupa dengan cara tangan manusia menulis. Ia lebih pantas dan tepat berbanding dengan cara manusia menulis atau melukis. Lihat Video demonstrasi di akhir tutorial ini.

Membina Mesin CNC Arduino:

Agar mesin plot CNC dapat beroperasi, diperlukan 3 paksi (paksi-x, paksi-y dan paksi-z. Paksi-x dan paksi-y berfungsi secara serentak untuk membuat gambar 2D pada kertas biasa. X dan y ini paksi diletakkan 90 darjah antara satu sama lain sehingga titik apa pun di permukaan polos ditentukan oleh nilai x dan y yang diberikan. Paksi-z digunakan mengangkat dan menurunkan pen ke atas kertas biasa.

Bergantung pada gambar yang akan dilukis, komputer akan menghasilkan koordinat yang sesuai dan menghantarnya ke mikrokontroler melalui port USB. Mikrokontroler menafsirkan koordinat ini dan kemudian mengawal kedudukan motor untuk membuat gambar. Di sini kami telah menggunakan Arduino sebagai Pengawal Mikro untuk membina Mesin CNC ini. Pergerakan tiga paksi disediakan oleh motor stepper, yang akan dikendalikan oleh papan Arduino. Anda boleh mengetahui bagaimana menghubungkan motor stepper dengan Arduino jika anda baru dalam hal ini.

Oleh itu, mari mula membina peranti Arduino CNC kami selangkah demi selangkah.

Apa yang anda perlukan:

Catatan: Reka bentuk saya agak berbeza dari segi perkakasan dari segi saiz dan bahan yang digunakan. Saya tidak dapat mencari pemacu DVD lama jadi saya memilih bahagian pencetak. Apa sahaja yang anda gunakan, pastikan ia mempunyai motor stepper.

Keperluan Perkakasan:

Lembaran aluminium (710mm x 710mm)
Pencetak HP / Epson lama. Anda boleh menggunakan pemacu DVD komputer lama
Selak dan mur
Kaca perspex
Arduino UNO
Perisai pemandu motor L293D atau pelindung CNC Arduino
Motor servo mini
Pen

Alat:

Pemutar skru
Gerudi
Alat pemotong (gergaji besi)
Lem
Peranti bangku

Perisian:

Untuk pengoperasian mesin ini dengan cekap, perisian berikut digunakan. Pergi ke pelbagai laman web dan muat turunnya.

Arduino IDE versi 1.6.6 atau versi yang lebih baru dari sini
Memproses versi IDE 3.1.1 atau versi lebih baru dari sini
Versi Inkscape 0.48.5. Muat turun dari sini.
Pengawal Grbl (pilihan)

Pangkalan untuk Mesin Plotter CNC:

Badan utama peranti ini adalah alas yang menyokong semua bahagian utama mesin bersama-sama sehingga mesinnya kukuh dan mudah dibawa. Dalam reka bentuk ini kita akan menggunakan aluminium untuk membina alas kerana ringan, mudah dibengkokkan dan dipotong dan juga memberikan penampilan berkilat yang bagus kerana tidak berkarat.

Yang reka bentuk dan dimensi asas saya adalah seperti berikut:

Catatan: Semua dimensi adalah dalam milimeter.

Selepas semua lenturan dan pemotongan, saya dapat menghasilkan asas yang sangat tegas seperti yang ditunjukkan di bawah:

Pemasangan Paksi X, Y dan Z:

Untuk membuat paksi x dan y, dua buaian pencetak digunakan. Setiap bahagian ini mengandungi motor stepper dan mekanisme pemacu tali pinggang yang biasanya digunakan untuk menggerakkan kartrij ke sana kemari.

Untuk paksi-z, motor servo mini dipasang pada paksi-y menggunakan gam. Motor servo ini digunakan untuk menggerakkan pen ke atas dan ke bawah. Mekanisme sokongan yang baik harus dibina yang akan membolehkan pergerakan pen naik dan turun bebas.

Platform Lukisan untuk Mesin CNC:

Oleh kerana saiz mesin ini sangat besar, peranti ini mampu melukis pada kertas bersaiz A5. Oleh itu, kami akan memotong platform berukuran A5 (148mmx210mm) dari kaca Perspex dan kemudian melekatkannya ke bahagian bergerak paksi-x menggunakan gam.

Pendawaian dan Litar Mesin CNC:

Masukkan perisai pemandu motor L293D ke papan Arduino UNO. Perisai ini dapat menggerakkan dua motor stepper pada masa yang sama dan dua motor servo. Sambungkan dua motor stepper seperti gambar di bawah. Sambungan tanah harus dibiarkan tidak terputus kerana motornya adalah jenis bipoplar. Ini akan berfungsi sebagai pengawal CNC Arduino kami untuk mesin Plotter kami.

Pasangkan juga motor servo mini ke servo1. Sambungkan bekalan kuasa 7.5V - 9V ke port kuasa perisai pemandu motor. Mesin itu kini siap untuk diuji.

Kod dan Ujian Mesin Arduino CNC:

Mula-mula kita perlu menguji motor stepper dan melihat sama ada ia disambung dengan betul.

Oleh kerana kita menggunakan perisai pemandu motor L293D, kita perlu memuat turun Perpustakaan AFmotor dari sini. Kemudian tambahkan ke dalam folder perpustakaan Arduino IDE anda. Pastikan anda menamakannya semula menjadi AFMotor . Sekiranya Arduino IDE dibuka, tutup dan buka lagi dan klik pada fail -> contoh -> Adafruit Motor Shield Library -> stepper . Pastikan anda memilih port dan papan yang betul dalam alat dan kemudian memuat naik kod ke papan Arduino. Beberapa pergerakan harus diperhatikan pada motor stepper satu.

Untuk menguji motor dua, ubah port motor dari 2 hingga 1 pada baris berikut dan kemudian muat naik kodnya lagi.

#include // Sambungkan motor stepper dengan 48 langkah per revolusi (7.5 darjah) // ke port motor # 2 (M3 dan M4) motor AF_Stepper (48, 2);

Kod Arduino untuk Mesin CNC:

Setelah motor stepper bertindak balas dengan tepat, salin kod Arduino untuk mesin CNC dari bahagian Code di bawah dan muat naik ke papan Arduino. Anda boleh memuat turun kod dari pautan di bawah.

Muat turun kod CNC Arduino

G-Code untuk Mesin CNC:

G - CODE adalah bahasa di mana kita menyuruh mesin berkomputer (CNC) melakukan sesuatu. Pada dasarnya fail yang mengandungi koordinat X, Y dan Z.

Sebagai contoh:

G17 G20 G90 G94 G54 G0 Z0.25X-0.5 Y0. Z0.1 G01 Z0. F5. G02 X0. Y0.5 I0.5 J0. F2.5 X0.5 Y0. I0. J-0.5 X0. Y-0.5 I-0.5 J0. X-0.5 Y0. I0. J0.5 G01 Z0.1 F5. G00 X0. Y0. Z0.25

Menulis G-Code hanya untuk petak sederhana boleh menjadi sangat mencabar tetapi bernasib baik kami mempunyai perisian yang dapat membantu kami menghasilkan G-Code. Perisian ini dipanggil " Inkscape ", muat turun dari sini.

Anda boleh menghasilkan G-Code anda sendiri menggunakan Inkscape, yang telah kami jelaskan di bahagian seterusnya atau tetapi anda boleh menggunakan G-Code yang tersedia di internet.

Sebelum saya menunjukkan kepada anda cara menghasilkan G-Codes menggunakan Inkscape mari kita bincangkan bagaimana cara menghantar G-Codes tersebut ke Arduino. Perisian yang akan membolehkan kita mengirim G-Codes ke Arduino disebut Processing.

Memproses IDE untuk memuat naik Kod G:

Platform ini akan membantu kami menghantar G-Codes ke papan Arduino. Untuk melakukannya, anda perlu memuat turun fail GCTRL.PDE.

Muat turun fail GCTRL.pde dari sini dan buka menggunakan Processing IDE

Setelah membukanya di Processing IDE, klik jalankan. Tetingkap muncul dengan semua arahan. Tekan p pada papan kekunci. Sistem akan meminta anda memilih port. Oleh itu, pilih port di mana papan Arduino anda disambungkan. Saya kes itu port 6.

Sekarang tekan g dan semak ke folder di mana anda menyimpan G-CODE anda. Pilih G-CODE yang betul dan tekan enter. Sekiranya semuanya disambungkan dengan betul, anda akan melihat peranti anda mula membuat plot di atas kertas.

Sekiranya anda ingin menghentikan prosesnya, tekan saja x dan peranti akan menghentikan apa sahaja yang dilakukannya.

Cara Membuat Kod G Anda Sendiri:

Kami menyebutkan bahawa Inkscape adalah perisian yang akan kami gunakan untuk menghasilkan G-CODES kami. Dalam contoh ini kita akan membuat teks ringkas (HELLO WORLD) seperti gambar di bawah.

Catatan : Inkscape tidak mempunyai cara tersimpan untuk menyimpan fail sebagai G-CODE . Oleh itu anda perlu memasang Add-on yang membolehkan eksport gambar ke fail G-CODE. Muat turun pemalam MakerBot Unicorn ini dari sini dengan nota pemasangan.

Sekiranya pemasangan berjaya, Buka Inkscape, pergi ke menu File dan klik "Document Properties". Dimensi perubahan pertama dari px ke mm. Kurangkan juga lebar dan ketinggian hingga 90 mm. Sekarang tutup tetingkap ini. Segi empat sama muncul sebagai kawasan lukisan. Ini adalah kawasan yang akan kami gunakan untuk menulis teks kami.

Sekarang di bar sebelah kiri, klik pada tab buat dan edit objek teks. Taipkan teks " HELLO WORLD " dan letakkan di sudut kanan atas petak seperti yang ditunjukkan di bawah.

Klik teks dan pilih jenis gaya fon yang anda sukai. Klik terapkan dan tutup.

Sekarang klik pada jalan dan pilih " objek ke jalan "

Teks anda kini siap disimpan sebagai G-CODE. Klik pada fail -> simpan sebagai dan kemudian taipkan nama fail sebagai "hello world"

Tukar jenis fail menjadi "MakerBot Unicon G-Code" seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Ini hanya akan muncul sekiranya pemasangan Add-on berjaya. Akhirnya klik save dan klik ok pada tetingkap pop timbul.

Anda telah menghasilkan G-Code dan ia boleh diplot menggunakan prosedur sebelumnya.

Pengawal GRBL:

Setelah berjaya menghasilkan G-Code menggunakan Inkscape, mungkin perlu melihat G-Code untuk memastikannya berada dalam had gambar.

The had lukisan ditetapkan dalam Arduino CNC CODE dalam garis-garis yang ditunjukkan di bawah:

Gambar seperti yang ditunjukkan di atas dalam pengawal GRBL tidak boleh melebihi had seperti yang ditunjukkan dalam kod CNC Arduino di atas. Sekiranya melampaui had tersebut misalnya ke sisi negatif paksi-x, bahagian sisi negatif tidak akan diplot.

Dalam contoh ini nilai x dan y berkisar antara 0mm hingga 40mm.

Oleh kerana saya menggunakan bahagian pencetak yang boleh membuat plot di kawasan yang lebih besar, saya menukar nilai maksimum dari 40mm ke 60mm.

Setiap kali anda menghasilkan G-Code menggunakan Inkscape, pertama-tama anda dapat membuka G-Code tersebut dalam program GRBL untuk melihat apakah ia berada dalam had tersebut. Sekiranya tidak berada di dalam, anda perlu mengubah saiz gambar anda di Inkscape sehingga ia berada dalam had anda.

Jadi ini adalah kaedah yang paling murah dan paling mudah untuk membina mesin CNC Plotter menggunakan arduino uno di rumah. Cubalah dan beritahu kami dalam komen juga periksa Video di bawah ini.